Способ получения структур с -переходом на основе полупроводников типа

(59 4 ч ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ нститут ва, Б.А.Маттусь к. 1975. я техник АРСТВЕННЫЙ КОМИТЕНТ СССРЛАМ ИЗОБ ЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(54) (57) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СТРУКТУРС р-и-ПЕРЕХОДОМ НА ОСНОВЕ ПОЛУПРОВОДНИКОВ ТИПА А В , включающий эпитаксиальное наращивание слоев 1 пСа,Аз из легированного акцепторной примесью раствора-расплава, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что с целью улучшения фотоэлектрическихсвойств структур, в качестве легирующей акцепторной примеси используют марганец в концентрации 0000160,0033 ат.долей.92894Изобретение относится к полупроводниковой оптоэлектронике и можетбыть использовано при изготовленииисточников ИК-излучения, напримерв оптронных газоанализаторах,фотоприемниках и т.д.Известен способ получения структурс р-и-переходом на основе полупроводников типа А В , включающийш чэпитаксиальное наращивание слоев О1 пСа,. Аз из раствора-расплава идиффузию цинка.Недостатком известного способаполучения р-и-структур являетсяих невысокое качество. Это обусловлено тем, что быстродиффундирующаяпримесь .цинка создает нерезкий проФиль распределения дырок, т,е.вблизи р-и-перехода их концентрацияневелика,20Вторым недостатком является на.личие градиента состава в направлении, перпендикулярном плоскости р-иперехода, что приводит к повьппенной25дефектности материала, обусловленной несоответствием параметров решеток 1 пАз и СаАз, и не позволяет осуществлять контролируемую и воспроизводимую диффузию цинка для получения р-и-структур с заданными параметрами.Наиболее близким техническим решением к предложенному является способполучения структур с р-и-переходом1 Пна основе полупроводников типа А 35В , включающий эпитаксиальное наращивание слоев 1 пСаАз из легированного акцепторной примесью раствора-расплава.Согласно этому способу, р-и-пере- фход получают при наращивании слоев1 пСа,Аз из раствора-расплава,содержащего цинк или кадмий. Длярегулирования параметра элементарной ячейки наращиваемой пленки и 45его согласования с параметром подложки используют либо наращиваниеряда слоев 1 пСаАз переменногосостава, либо вводят в расплав малые добавки Фосфора. В качестве подложек для эпитаксиального наращивания слоев 1 пСа Аз различного,состава используют 1 пАз,СаАз.Однако структуры с р-п-переходом, полученные известным способом, также не отличаются высоким качеством,поскольку цинк и кадмий при температурах эпитаксиального наращивания име 2 2ют высокий коэффициент диффузии, что приводит к размытию границ р-пперехода и ухудшению его качества.Целью изобретения является улучшение фотоэлектрических свойств структур.Цель достигается тем, что в известном способе получения структур с р-и-переходом на основе полупрошводников типа А В , включающем эпитаксиальное наращивание слоев 1 пСаАз из легированного акцепторной примесью раствора-расплава, в качестве легирующей акцепторной примеси используют марганец в концентрации 0,00016-0,0033 ат,долей,Установлено, что в твердых растворах 1 п,СаАз марганец является акцепторной примесью и практически не диффундирует при используемых обычно температурах выращиваония (400-800 С). Как показали исследования, скорость диффузии марганца в этих услсвиях по крайней мере на порядок меньше скорости диффузии цинка. Поэтому р-и-переход легированный примесью марганца, имеет резкий профиль концентрации дырок вблизи р-и-перехода (градиент кон 6 - 3 центрации дырок не менее 5 10 см / /мкм).В соединениях А В подвижностьш чэлектронов значительно больше подвижности дырок, например для 1 пАз их отношение составляет 50 при 300 К. Это обуславливает преимущественную инжекцию электронов в р-область.Поскольку вероятность излучательной рекомбинации можно считать пропорциональной концентрации дырок на диффузионной длине от р-п в перехо, то эффективность излучения р-п-перехода с резким профилем распределения дырок вблизи р-п-перехода значительно (по крайней мере, на порядок) выше, чем в р-п-переходах, полученных известным способом, а наиболее оптимальный интервал легирования, как показывает опыт, находится в пределах 510 - 110 смй . в -3 Указанный состав жидкой фазы определяют на основании диаграммы состояния и уточняют экспериментально, исходя из температуры эпитаксиального выращивания и состава твердой фазы, т.е. ширины запрещенной эоны (длины волны излучения).Техред И.Попович Корректор А.Тяско Редактор Т.Орловская Заказ 7828/2 Тираж 721 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул. Проектная, 4 3 92894Экспериментально обнаружено, что для обеспечения требуемого оптималь 6 ного уровня легирования (5 10 110 8 см ), необходимо ввести в раствор-расплав атомы марганца в интервале концентраций 0,00016-0,0033 ат.долей. Концентрация вводимых акцепторов зависит и от концентрации доноров в эпитаксиальном слое, кото 6 17 -Э рая составляет 5 10 - 7 10 см . 10 Для уверенного получения р-и-переходов концентрация акцепторов должна несколько превьппать концентрацию доноров и ее изменяли в интервале 5(10 - 10 ) см . Для любого све тодиода, р-область которого легирована марганцем в указанном интервале концентраций, эффективность вьппе, чем в аналогичном светодиоде с той же концентрацией акцепторов в актив ной области, но легированной цинком. П р и м е р 1. Берут подложку 1 пАя. В расплав вводят марганец в количестве 0,00016-0,0033 ат.долей.Состав расплава 1 п ; Са : Аз = 0,87- 0,92:0,006-0,010:0,073-0, 120. Наращивание осушествляют при температурах 600-700 С. Получают р-и-переход на основе 1 пСаАз, легированныи30 марганцем. П р и м е р 2. Берут подложку 1 пАз, приготовляют раствор-расплав состава 1 п : Са : Аз : Р = 0,87- 0,91 : 0,0048-0,010: 0,083-0, 124: :0,0012-0,0060, вводят в него марганец в количестве 0,00016-0,0033 ат. долей и осуществляют наращивание слоя 1 пСаАзР , где 0,015 й х 40 й 0,065, 0,01у й 0,035, легированного марганцем.Полученную р-и-структуру исполь" зуют для изготовления светодиода,работающего в области 3,3-3,4 мкм. 45 2 4П р и м е р 3. Берут подложку1 пАа. Приготовляют раствор-расплавсостава 1 п : Са :. Аз : Р : БЬОв 88 Оэ 93 Оэ 005 Оф 012 Ов 060-0,093:0,002-0,005-0,004-0,010 притемйературах 600-700 фС,а в процессевыращивания в раствор-расплав вводят атомы марганца в количестве0,00016-0,033 ат.долей.Получают слои 1 п, СаАз, Ы РЗЬ , где 0,040х0,085, 0,001а у0,003, 0,001 й к . 0,003р-и-переход на их основе, легированный марганцем.На основе полученных р-п-переходов были получены светоДиоды, излучающие в диапазоне длин волн 3,33,4 мкм. Эффективность излучениясветодиодов была в 5-7 раз вьппе, чемв известных светодиодах, легированных цинком, т.е. полученных известным ранее способом (диффузия цинка).Эффективность светодиодов, изготовленных на основе р-и-структур1 пСа.Аз, легированных марганцеми содержащих дополнительно микродобавки фосфора и сурьмы, была в10-12 раз вьппе, чем у светодиодов,изготовленных из р-п-структур, полученных известным способом.Таким образом, данное изобретениепозволяет получать р-и-структуры наоснове 1 пСа,Аз,.легированные марганцем, и повысить эффективность излучения светодиодов, изготовленныхна их основе, примерно на порядокпо сравнению с аналогичными приборами, полученными известным способом,Данное изобретение может бытьиспользовано при изготовлении р-иструктур 1 пСаАз различного состава для фотоэлектрических приборов, работающих в широком диапазоне длин волн.